ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ МАТЬ — ПЛОД НОВОРОЖДЕННЫЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕИСТВИЯ ПЕСТИЦИДОВ И ДРУГИХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Е.И. Гончарук; Г.И. Сидоренко; М.В. Голубчиков; А.С. Прокопович

Проблемные стать

Е, И. Гончарук, Г. И. Сидоренко, М. В. Голубчиков, А. С. Прокопович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ МАТЬ — ПЛОД НОВОРОЖДЕННЫЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ПЕСТИЦИДОВ И ДРУГИХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Киевский медицинский институт им. акад. А. А. Богомольца

В предыдущих исследованиях было дано теоретическое и экспериментальное обоснование возможности использования системы мать — плод — новорожденный в качестве естественной биологической модели для изучения комплексного действия экзогенных химических веществ (ЭХВ) на организм млекопитающих [1]. В настоящем сообщении представлено такое обоснование и относительно комбинированного действия ЭХВ. Теоретической предпосылкой этого утверждения явилась следующая логическая модель. Для изучения комбинированного действия ЭХВ нами предлагается использовать естественную затравочную систему, созданную самой природой и состоящую из естественной затравочной камеры в виде материнского организма, естественного дозирующего устройства в виде плаценты или молочной железы и плода или новорожденного, являющихся естественным объектом воздействия. Поскольку эта затравочная система создана природой, то можно предположить, что в модели мать — плод — новорожденный представлены одновременно наиболее совершенная в научном плане естественная затравочная камера, наиболее совершенный биологический объект воздействия и наиболее совершенные передатчики (дозаторы) ЭХВ. Использование системы мать — плод — новорожденный как наиболее совершенной затравочной системы для изучения комбинированного действия ЭХВ следует считать целесообразным, поскольку в организм новорожденного поступают не только изучаемые ЭХВ, но и их метаболиты, образующиеся в окружающей среде, а также продукты биотрансформации, образующиеся в материнском организме в процессе окислительно-восстановительных реакций, катализируемых как системой микросомальных оксигеназ при участии цитохрома Р-450,так и другими ферментами [2,3]. Кроме того, применение указанной системы позволяет учитывать закономерности воздействия всего многообразия количества и качества ЭХВ и продуктов их трансформации, поступающих в реальных условиях в организм при комбинированной затравке животных. При этом различные ЭХВ и их комбинации, посту-

пающие в материнский организм в реальных условиях затравки, сохраняются в крови и грудном молоке материнского организма [4], а следовательно, автоматически передаются с грудным молоком при очередном вскармливании новорожденному или плоду с плацентарной кровью. Отметим, что в молочной железе в процессе эволюции выработались механизмы концентрирования питательных веществ в период между очередными кормлениями с последующей суммарной передачей их новорожденному организму. Это явление рассматривается как важный положительный эволюционный фактор, способствующий сохранению вида млекопитающих при голодании материнского организма. Указанный эволюционный механизм, возникший у млекопитающих в условиях голодания, включается и при поступлении в материнский организм большинства чужеродных, синтезированных человеком органических ЭХВ. Объяснить это явление можно тем, что ЭХВ, не встречавшиеся в процессе эволюции, ошибочно воспринимаются гуморальными'механизмами материнского организма как питательные вещества. Поэтому естественная, эволюционно оправданная физиологическая функция концентрирования питательных веществ в грудном молоке приобретает извращенный смысл в отношении синтезированных вредных ЭХВ, что приводит к концентрации последних и затем к поступлению их с грудным молоком в организм новорожденного при естественном вскармливании. По данным литературы [2, 5], явление концентрации в грудном молоке наблюдается и для ряда неорганических веществ и элементов, радионуклидов.

Вполне понятно, что учесть все указанные выше физиологические и биохимические процессы, наблюдаемые при затравке млекопитающих ЭХВ, чрезвычайно сложно даже в самой технически совершенной искусственной затравочной системе, хотя научный поиск в этом направлении должен, безусловно, осуществляться.

Материнский организм в системе мать — новорожденный является наиболее совершенной «камерой» для комбинированной затравки новорожденного прежде всего потому, что в природ-

ных условиях при лактации на новорожденный организм как объект затравки суммарно воздействуют не только все реальные комбинации концентраций, качества и количества ЭХВ, встречающиеся в объектах окружающей среды. При этом одновременно учитывается эффект воздействия, зависящий от пути поступления ЭХВ в материнский организм, а также другие факторы окружающей среды. В реальных условиях все эти эффекты приводят к накоплению изучаемых ЭХВ и их метаболитов в грудном молоке матери в определенных концентрациях в течение отрезков времени между очередными кормлениями. Затем этот накопившийся концентрат ЭХВ и их метаболитов суммарно одномоментно одним путем [3, 4] передается с грудным молоком новорожденному. Таким образом, материнский организм в период между кормлениями накапливает в грудном молоке ЭХВ, которые через все возможные пути поступления (с водой, пищей, атмосферным воздухом, через кожные покровы) попадают в материнский организм, а затем в течение одного кормления передаются новорожденному. При этом эффект воздействия ЭХВ на организм новорожденного повышается, а следовательно, имеется реальный коэффициент запаса при установлении подпороговых концентраций смесей ЭХВ для новорожденных животных.

Молочная железа — самое совершенное дозирующее устройство, так как в ней концентрируются ЭХВ, поступающие в материнский организм всеми путями, а затем одним путем (пе-рорально) они передаются новорожденному.

Наконец, новорожденный организм млекопитающих животных в затравочной системе мать — новорожденный является самым подходящим объектом воздействия потому, что на него одновременно влияет вся сумма ЭХВ и их метаболитов, сконцентрированная в грудном молоке. Подобно затравочной системе мать — новорожденный, при изучении эмбрио-токсического и тератогенного действия ЭХВ и других отдаленных эффектов может быть использована естественная биологическая система мать — плод. Подтверждением этого положения служит возникновение эмбриопатий у плода даже при однократном поступлении ЭХВ в организм матери во время беременности [2].

Таким образом, на основании выдвинутой нами логической модели использование системы мать — плод — новорожденный позволяет изучать воздействие на плод и новорожденный организм всей суммы ЭХВ и всех их возможных комбинаций, поступающих в материнский организм и передающихся через плаценту плоду или через молоко новорожденному организму при естественном вскармливании.

С целью экспериментального обоснования возможности применения системы мать — плод — новорожденный для изучения комбинированного

действия ЭХВ нами был поставлен токсикологический эксперимент на белых беспородных крысах. В качестве модельных препаратов были взяты пестициды различного химического строения: из группы хлорорганических пестицидов линдан, из группы перитроидов перметрин, из группы фосфорорганических пестицидов метафос. Минимальной затравочной дозой являлась величина допустимой суточной дозы (ДСД), которая для линдана равна 0,01 мг/кг, для перметрина — 0,03 мг/кг, для метафоса — 0,001 мг/кг. Эксперимент проводили на 4 группах животных, каждая из которых включала 6 самок и их потомство (68 новорожденных крысят). 1-я группа была контрольной, животные 2-й группы получали смесь из трех пестицидов на уровне ДСД, 3-й — на уровне 10 ДСД, 4-й — 100 ДСД. Перораль-ную затравку самок начинали сразу после рождения потомства и продолжали на протяжении 2 нед. Таким образом, смесь из трех пестицидов могла поступить в организм новорожденных крысят только с грудным молоком. Содержание пестицидов в молоке, а также в крови самок крыс и их потомства определяли методом газожидкостной хроматографии.

Анализ крови крыс и их потомства, а также молока лактирующих животных во всех группах показал, что перметрин в изучаемых биологических средах находился за пределами чувствительности метода. Линдан (у-изомер гексахлор-циклогексана) определялся во всех группах животных, включая контрольную (табл. 1).

Как видно из табл. 1, содержание как линдана, так и метафоса в крови новорожденных во всех группах выше, чем в крови материнского организма, что обусловлено высоким содержанием изучаемых препаратов в молоке. Присутствие линдана в биологических средах

Таблица 1

Содержание (в мкг/л) пестицидов в биологических средах

лабораторных животных

Группа животных Объект исследования а-ГХЦГ X 03 5 * Метафос

1-Я Кровь самки 0,04 0,42 —

(контроль- Кровь новорожден- 0,96

ная) ного 0,07 —

Молоко 0,5 8 4,11 —

2-я Кровь самки 0,62 1,43 0,70

Кровь новорожден- 1,24 2,70

ного 1,30

Молоко 1,35 13,08 7,30

3-я Кровь самки 0,49 1,14 1,10

Кровь новорожден- 2,80

ного 0,59 2,50

Молоко 3,07 26,07 9,80

4-я Кровь самки 0,87 3,40 1,40

Кровь новорожден- 4,42

ного 0,93 4,90

Молоко 9,11 79,83 12,00

Примечание. а-ГХЦГ — а-гексахлорциклогексан.

Таблица 2

Степень накопления пестицидов в грудном молоке лакти-

рующих самок крыс

Коэффициенты перехода

Группа

животных а-ГХЦГ линдан метафос

2-я 2,18 9,15 10,43

3-я 6,27 22,87 8,91

4-я 10,47 23,48 8,57

животных контрольной группы в следовых количествах объясняется тем, что этот стойкий хлорорганический пестицид определяется практически во всех кормах, получаемых животными. Параллельно с линданом в биологических средах животных обнаруживался у-ГХЦГ, хотя в значительно меньших количествах.

Для оценки степени накопления линдана в грудном молоке мы рассчитали коэффициенты перехода, которые представляют собой отношение содержания препарата в молоке к содержанию его в крови самки. Как видно из данных, представленных в табл. 2, метафос несколько меньше накапливается в грудном молоке по сравнению с линданом. Это можно объяснить тем, что линдан относится к группе хлорорга-нических препаратов, которые обладают троп-ностыо к жировой ткани.

Для установления повреждающего действия пестицидов на новорожденный организм при комбинированном поступлении стойких и малостойких препаратов в материнский организм наряду с общепринятыми методами исследований нами была проведена электронная микроскопия паренхиматозных органов. При электронно-микроскопическом исследовании печени подопытных крыс были выявлены нарушения ультраструктурной организации печени, характер и выраженность которых полностью зависели от величины доз. При комбинированной затравке на уровне ДСД и 10 ДСД отмечалась тенденция к нарушению мембран гепатоцитов, как плазматических, так и внутриклеточных, в частности митохондрий, комплекса Гольджи, эндоплазма-тической сети. При затравке на уровне ДСД и 10 ДСД в большей степени, чем гепатоциты, страдает микроциркуляторное русло. В синусоидах печени уже при нагрузке ДСД обнаруживаются нарушения структурной организации эндо-телиальных клеток (отек), увеличение участков разрушения эндотелиальных клеток, нарушение в результате этого проницаемости. Повышение электронной плотности просвета сосудов свидетельствует о гипоксических состояниях. О гипоксии в печени можно судить также по увеличению микроворсин в гепатоцитах и эндотелио-цитах.

Наиболее выраженные нарушения структуры

клеток печени отмечены при затравке пестицидами на уровне 100 ДСД. При этом наблюдались участки некротических изменений гепатоцитов. В других же клетках выявлялась выраженная жировая дистрофия. По-видимому, накопление жира связано с нарушением жирового обмена, а также катаболизма гликогена за счет активации сложного пути перехода углеводов в жиры.

Характерно, что при комбинированном воздействии смеси пестицидов на уровне ДСД их повреждающее действие на печень новорожденных крысят заключалось в поражении микро-циркуляторного русла, в то время как действие одного линдана в той же дозе вызывало начальные признаки жировой дистрофии [1]. При комбинированном действии смеси пестицидов изменения ультраструктуры печени носили более выраженный характер, чем при изолированном воздействии одного линдана. Таким образом, комбинированная затравка самок крыс линданом, перметрином и метафосом даже на уровне ДСД приводит к морфологическим изменениям в паренхиматозных органах новорожденных, находящихся на грудном вскармливании.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать заключение, что для оценки изолированного, комплексного и комбинированного действия ЭХВ на организм млекопитающих в гигиенических исследованиях целесообразно использовать естественную биологическую систему мать — плод — новорожденный.

Выводы. 1. Система мать — плод — новорожденный может применяться в качестве наиболее чувствительной биологической модели для изучения изолированного, комплексного и комбинированного действия химических веществ на организм млекопитающих.

2. Использование системы мать — плод — новорожденный в токсикологических исследованиях позволяет выявить повреждающее действие химических веществ с большой точностью, а также установить как материальную, так и функциональную кумуляцию различных препаратов и их комбинаций.

3. Система мать — плод — новорожденный обладает высокой чувствительностью. Установлено, что комбинированная затравка самок крыс смесью линдана, перметрина и метафоса даже на уровне допустимых суточных доз приводит к поражению микроциркуляторного русла и жировой дистрофии печени новорожденных крысят, находящихся на грудном вскармливании.

4. Комбинированная затравка самок крыс линданом, перметрином и метафосом вызывает более выраженные ультраструктурные измене-/ ния в печени новорожденных крысят, находя-* щихся на грудном вскармливании, чем изолированная затравка этими препаратами.

Литература

1. Гончарук Е. И., Сидоренко Г. И., Губский Ю. И., Голубчиков И Гиг. и сан.— 1988. — № 6. — С. 10—12.

2. Каган Ю. С. Общая токсикология пестицидов. — Киев, 1981.

3. Лакин К. М., Крылов Ю. Ф. Биотрансформация лекарственных веществ.— М., 1981.

4. Маркова И. Б., Шабалов И. П. Клиническая фармако-^ логия новорожденных.— Л., 1984.

5. Parke D. V. // React, and Process.— Berlin, 1982. — P. 141—178.

Поступила 20.06.89

Summary. It is possible to state on the basis of the studies carried out that the system mother-fetus-new-born may be used as the most sensitive biological model to study separate, complex and combined exposure of mammals to chemicals. It was found out that the above mentioned system is highly sensitive and makes it possible to detect a de-

ma ging effect to chemicals even on the level of standardized values, while such doses do not produce any negative influence on the adult organism. The proposed system makes it possible to assess material and functional cumulation 9f chemical substances in the organism of mammals..

И. Н. Лунга, В. И. Трубников

РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ АНАЛИЗ ОТДАЛЕННЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО

ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Й

Институт медицинской генетики АМН СССР, Москва

fe

Создание оптимальных санитарно-гигиенических условий для работающих в современной химической промышленности — сложная и актуальная проблема. Важным аспектом этой проблемы представляется получение объективных данных о влиянии на здоровье трудящихся разнообразных факторов, с которыми они контактируют в условиях производства. Поскольку среди встречающихся факторов имеется широкий набор потенциальных мутагенов и терато-генов, внимание многих исследователей [2, 7, 12] привлечено к разработке способов определения последствий такого профессионального контакта.

Для решения указанной выше задачи в последние годы часто предпочтение отдается ге-

4

¿Г

нетико-эпидемиологическому подходу, на основе которого формируются программы долговременного слежения (мониторинга) за определенными мутагенными и тератогенными эффектами в отобранных контингентах [1, 6, 12]. В предыдущих исследованиях [3, 10] на основе анализа показателей репродуктивной функции (спонтанных абортов и врожденных пороков развития) нами была разработана специальная программа генетического мониторинга, включающая модификацию метода учета доминантных леталей. Настоящее сообщение представляет собой дальнейшее развитие указанной программы и содержит проведенный с ее помощью анализ данных по отдаленным генетическим последствиям работы на одном из крупных предприятий по производству минеральных удобрений в Московской области.

В работе использована программа генетического мониторинга, ретроспективно анализирующая исходы беременностей в семьях лиц, подвергавшихся действию тех или иных вредных факторов. Мутагенные и тератогенные эффекты

определяли путем сравнительного изучения частоты спонтанных абортов (СА) и врожденных пороков развития (ВИР). Основные принципы построения программы и обоснование выбора данных показателей детально описаны ранее [3, 4]. Сбор информационного массива проводили комплексно путем анализа профессиональной и медицинской документации, а также методом интервью. На первой стадии изучали данные о профессиональном маршруте персонала предприятия и отбирали мужчин, проработавших на нем не менее 2 лет. На каждого из этих лиц составляли специально разработанный учетный документ, названный «карта мужчины». Затем осуществляли сбор информации методом интервью у жен каждого из предварительно отобранных сотрудников предприятия. Заполняемая карта-интервью содержала паспортные данные, сведения о профессиональном маршруте женщины и ее мужа со времени начала трудовой деятельности, ряд общих сведений о состоянии их здоровья, случаях рентгенологических обследований и длительного медикаментозного лечения, вредных привычках (курение и алкоголь), а также ряд других показателей. Особое место в этой карте занимали данные о состоянии репродуктивной функции в семье. Они включали сведения о времени наступления всех беременностей и их исходах: нормальные роды, медицинские аборты, ранние и поздние (более 12 нед беременности) СА, рождение ребенка с ВПР, мертворождения, внематочные беременности. На следующей стадии из материалов первичных документов составляли своеобразный банк данных, единицей хранения в котором становился набор сведений об одной семье рабочего, отраженный в специальной карте-опроснике, содержавшей 56 основных пунктов. Большинство показателей вносили в

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Е.И. Гончарук, Г.И. Сидоренко, М.В. Голубчиков, А.С. Прокопович

Текст научной работы на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ МАТЬ — ПЛОД НОВОРОЖДЕННЫЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕИСТВИЯ ПЕСТИЦИДОВ И ДРУГИХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ»